CN103282662B - 压电泵的电控方法和系统 - Google Patents

Abstract

一种用于以最佳驱动电压致动泵送装置的方法，其中泵送装置至少包括具有泵送膜（1）、入口室（3）、出口室（5）的泵送室（4），和连接到所述泵送膜（1）的压控制动器（6），在泵送冲程中所述泵送膜到达由机械止动件（2）限定的至少一个停止位置，该泵送装置还包括用于确定泵送膜是否到达所述至少一个机械止动件（2）的至少一个传感器；所述方法包括学习阶段和工作阶段，其中学习阶段包括至少以下步骤：-通过向致动器（6）施加预定的致动电压V_act致动泵送膜（1），所述电压足够高以使所述泵送膜（1）在过致动步骤到达所述位置或者足够低以使所述泵送膜（1）在欠致动步骤不能到达所述机械止动件（2）的位置；-在过致动步骤后，减小施加的制动电压直到确定泵送膜（1）离开所述机械止动件（2）的位置并存储泵送膜（1）离开所述机械止动件（2）的位置之前的最低施加电压值作为最佳电压V_actoptimal，或者-在欠致动步骤中，增大施加的电压直到确定泵送膜（1）到达所述机械止动件（2）的位置并存储泵送膜（1）到达所述机械止动件（2）的位置时的最低施加电压值作为最佳电压V_actoptimal，-在工作阶段以确定的最佳电压值V_actoptimal致动泵送装置。

Description

压电泵的电控方法和系统

技术领域

本发明涉及典型地通过分析作为致动器电压函数的两个综合检测器的信号来最优化微型泵（如压电微型泵）的功耗以及检验泵送机构在运行时的可靠性的电控系统和智能处理。

电池寿命是对便携式医疗设备如胰岛素泵和其他类似设备来说最受影响的限制之一。其被定义为电池容量和功耗之间的比率。考虑定义的电池，仅通过减小所述电池供电的设备功耗能够延长其寿命。

在大多数隔膜泵中，泵送膜被过致动而防止精确的机械止动，从而通过控制冲程容积具有极佳的可重复性和泵送精度（例如参见EP0737273）。

在压电致动器的特殊情况下，最大电压设定成补偿致动器的失调，以及确保冲程容积不依赖于环境条件。尽管与容差相关的所有变化和不确定性，致动膜应该总是达到相同的幅度。但是，显而易见的是安全裕度越大，施加的电压越高，因此功耗越大。

背景技术

专利申请WO03/023226A1（申请人：MedtronicMinimed公司）提出了一种用于能够提供高效地使用电功率的输液设备和泵结构的电控系统和方法。

在该现有技术中，系统包括电容器，被控制为部分地但不完全放电以向泵线圈提供功率脉冲。可以设置电源切断开关，用以控制电容器的放电，使得电容器在衔铁冲程的实际结束之前不会放电。使电容器放电停止的时间可以选择成使得在电容器停止放电后残留在线圈中的能量足以继续泵的冲程直到冲程的实际结束。可以在电容器和电池之间设置电源隔离开关，允许在存储或不使用的其他时间内将电容器与电池在电力上隔离。

文献US2009/0140185公开了一种系统和方法，用以改进和优化流体输送系统如植入式药物输注给药系统的流速精度，由此通过改变阀门的占空比实现期望的流速。公开的阀门组件包括由压电致动器致动的活塞，活塞的移动允许供给到进液通道的流体（如液体形式的药物）经过槽移动通过活塞，以进入在活塞的另一端的收集空间，然后从此被迫进入出液通道，最终流向兴趣位置，如患者的期望治疗区域。通过向压电致动器施加特定的电信号控制活塞的向下移动，结果压电制动器略微向下位移变形。

通过改变占空比，即阀门打开时间和阀门关闭时间的比率，能够限定期望的恒定流速的被输送流体。

与类似的泵相关的其他现有技术出版物例如有US5,759,015、WO01/90577、EP1839695、EP2059283以及WO2010/046728，所有这些出版物都被引入本申请作为这类泵结构的参考。

发明内容

由与本申请相同的申请人于2009年12月7日提交的EP申请No.09178168.2公开了一种微型泵的柔性元件，其可以由压电元件致动。该早期申请中关于压电元件致动的微型泵的描述被全文并入本申请。

考虑到具有如上所述的EP09178168.2中公开的传感器的压电致动型往复式隔膜泵，本发明提供一种具有以下目标的改进的方法和控制系统，其能够根据至少一个嵌入式传感器的测量结果最小化致动器的驱动电压，从而医疗器械的泵送膜到达定义的位置：

●通过提供最小电压减小泵送装置的功耗，同时保持精确地泵送容积。

●通过在装置的生命周期中分析最佳致动电压，确定致动器的可靠性和在装置寿命期间控制泵送系统的机械稳定性。

优选地，定义的位置对应于限制泵送膜的冲程的一个或多个机械止动。

优选地，致动器是压电致动器。

优选地，最佳电压通过学习过程得到。

优选地，确定该最佳致动电压需要的学习过程在第一泵送冲程中完成但是也可以在以下述方式执行：

●在若干个初始泵送冲程中

●根据预定义的频率以重复的方式

●连续地

优选地，使用的传感器是：

●压力传感器，其放置在流路上，更加具体地是处于入口室和出口室之间的泵送室中，其优选包括阀门、限流器或其组合

●接近传感器，用于检测膜位置，其可以是电容性、电阻性、磁性、感应的或光学的

●应变计，其位于机械止动上，或位于膜上，或位于致动器上

当然，上述的优选实施例仅仅是实现的可能示例，不应该以限制的方式进行解释。

附图说明

通过下面对本发明示例实施例的详细描述和绘制将更好地理解本发明和其实施例，其中

图1a示出了根据本发明的泵的示意性结构；

图1b示出了根据本发明的泵的优选实施例的示意图；

图2示出了泵控制系统的示意性结构

图3示出了最佳泵状态、空转和过致动状态的表示；

图4示出了具有两个机械止动和两个最佳电压的泵的致动的示例

图5是根据本发明的第一算法的示意性描述；

图6表示根据第一算法收敛到V_actoptimal的电压斜升的演变；

图7是根据本发明的第二算法的示意性描述；

图8是根据第二算法收敛到V_actoptimal的电压斜升的演变；

图9是根据第二算法的变形收敛到V_actoptimal的电压斜升的演变；

图10示出了最佳致动电压的另一种收敛方法；

图11示出了收敛到V_actoptimal的致动信号电压斜升的叠加，以及

图12示出了对于多种压电弯曲装置向不同电极施加信号电压。

具体实施方式

泵的描述

为了清楚地定义本发明，将参考图1a描述构成泵系统（典型地例如是在全文并入本申请的EP09178168.2中公开的）的不同元件：

1.泵送膜（1），其必须到达一个或多个清楚限定的位置，该位置可能由机械止动件（2）（或机械限位装置）机械地限定。

2.由以下部分组成的流路：

●例如包括阀门或限流器的入口室（3），

●泵送室（4），

●第一传感器，

●例如包括阀门或限流器的出口室（5），

●第二传感器，和

●限流器。

3.用作支撑的基板

4.致动器如压电致动器（6），其可致动泵送膜（1）但不必与其紧密相连。压电致动器（6）由一定的电压驱动，如从0至VActMax斜升。弯曲装置（悬臂）用于以下描述，但是能够以相同的方式使用其他形式或类型或结构（平板、圆环、板堆叠、环堆叠、弯板机、弯环机、剪力板、单晶形物、多晶形物等等）的压电致动器以及其他类型的智能致动器如形状记忆合金（SMA）和聚合物（SMP）的堆叠、电致伸缩或磁致伸缩的致动器。

优选地使用根据上面引用的现有技术的MEMS技术用硅制作这种高度小型化并往复运动的薄膜泵送机构。在这种优选实施例中，利用MEMS（微电子机械系统）技术，如图1b所示的微型泵（101）可由硅或玻璃或两者制成。其包含入口控制元件这里是入口阀（102）、泵送膜（103）、检测系统中各种故障的功能传感器（104）和出口阀（105）。这种泵的原理在现有技术中是已知的，例如从US5,759,014已知。

图1b示出了具有作为基板的第一硅层（108）、固定在基板（108）上作为第二板的第二硅层（109）以及固定在硅板（109）上作为顶板的第三硅层（110）的堆叠的泵（101），由此限定了具有一定容积的泵送室（111）。

连接到台式晶体管（mesa）（106）的致动器（未在此示出）允许泵送部（103）受控地移动。泵送膜（103）的移动在向上的方向被对应于图1a的机械止动件（2）的板（110）限制，在向下的方向被对应于未在图1a示出的第二机械止动件的板（108）限制。还设有沟槽（107），用以连接出口控制元件、出口阀（105）到位于泵相对侧的出口。第二功能传感器（未在此示出）设置在出口控制元件下游的流路中。

泵送机构的入口（3、102）连接到具有过滤器的储液器，而出口（5、105）通过流路连接到患者，流路具有阀门或限流器、压力传感器、空气传感器、流量计、过滤器、排出口、隔膜、皮肤贴片、针和任何其他附件。

传感器（104）测量泵冲程的定义特征。这些特征可以是已知的泵设计（参见公开的WO2010/046728）中集成的在系统中一个或多个位置处的压力，但也可以是例如：

1.沿流路布置的压力传感器

2.检测膜位置的接近传感器，其可以是电容性的、电阻性的、磁性、感应的或光学的

3.布置在以下位置的应变计

●在机械止动件（2）上

●在泵送膜（1）上

●在压电致动器（6）上

在一个实施例中，优选地传感器（104）是布置在泵送室空腔（111）内入口室（102）和出口室（105）之间的压力传感器。入口（102）和出口（105）优选是被动式阀门或限流器。对于MEMS微型泵，压力传感器（104）可以由柔性硅膜制成，该硅膜包括一组惠斯通电桥结构的应变敏感电阻器，从而利用硅的巨大压阻效应。压力的变化导致膜变形，因此电桥不再平衡。传感器（104）设计成使信号和压力在微型泵（101）的通常压力范围内成线性关系。传感器背面可以开孔用于不同的压力测量或在用于绝对压力测量的真空下密封。传感器（104）的膜优选为圆形或正方形。根据微型泵的结构，可以将应变计和连接引线植入和泵送液体接触的传感器表面。为了确保传感器（104）的良好电绝缘性，应该使用保护绝缘层。可替换地，可以使用极性与引线和压电电阻器的极性相反的额外的传感器表面掺杂来防止电流泄露。

耦合到小的泵送空腔容积（111）（数百纳升）的硅微型泵（101）的极低压缩性以及高压缩比（达到2或更大）使得布置在泵送空腔（111）内的压力传感器对低至1毫巴的压力变化非常敏感。该传感器（104）适合于在后述的致动阶段检测非常小的泵送膜（103）的位置变化（几分之微米）。关于集成压力传感器（104）的性能的更多细节在文献WO2010046728中给出。

如图2所示出地，在更高的水平上，泵的控制系统由以下元件组成：

1.驱动压电致动器的高压驱动器

2.处理来自传感器的信号的放大器.

3.控制高压驱动器和接受传感器信号的微控制器

4.存储器，例如非易失性EEPROM或内部微控制器闪存或RAM存储器，其中微控制器能够存储数据和设置（施加的电压、传感器数据、设定值等等）

最佳电压V_ActOptimal的定义

本发明的思想是确定应该向压电致动器施加以确保泵送膜（1）到达机械止动件（2）的最小致动电压。在接触后，机械止动件（2）理想地由等于零的力推动，或者用足够高以承受施加在膜（1）上的压力的最小力推动。下文中，该最小电压被称为最佳电压并标记为V_ActOptimal。

为了便于解释和说明，示出了该装置的不同状态的图3说明了这种行为：左栏是根据本发明的压电致动器，右栏是压电致动器（6）自己的自由位移。

更加具体地，在第一行上两幅图（左栏和右栏）示出了施加的电压等于0（V=0）的空转状态。压电致动器（6）不移动，膜（1）不位移。因此流路为“打开”。

在第二行上示出的行为中使用了最佳致动电压，即压电致动器的位移“d”精确对应于膜（1）到达期望的机械止动件（2）的必要距离，即距离“d”。这是发明人在本发明中尽力实现的行为。如在右栏示出的，致动器的自由位移对应于距离“d”。

在第三行上示出的是过致动的行为（和电压）。在这种结构中，所用的电压比最佳电压高，使得致动器（6）的位移超过距离“d”（如在右栏的图所示的）。在这种情况下，由于系统具有阻止致动器移动的机械止动件以及利用更低的电压如最佳致动电压，膜（1）已经到达该机械止动件，因此会损失能量。

因此一个目的是能够确定装置所需的如图3的第二行所示的那样适当地运行并避免第三行（过致动）的行为的最佳致动电压。

使用V_ActOptimal的目的

在本发明中主要有三个目的，这将在下文详细给出：

1.减小功耗

2.确定压电致动的可靠性

3.计算泵送膜偏差

本发明可以通过施加需要的最低电压来减小使用压电致动器的系统的功耗。致动压电致动器需要的能量可以使用电容器等效模型算出：

$E_{\mathrm{Piezo}}=\frac{1}{2}{\mathrm{CV}}^2$

其中C是压电致动器的电容，V是施加的电压。该公式显示出50%的压降可减小4倍的能量，29.3%的压降可减小2倍的能量。

本发明在确定泵送过程中致动器的可靠性方面也非常有效。

例如，压电致动器（6）的组件包括由以下元件构成的机械循环：基底、泵、致动器以及泵送膜（1）和致动器（6）之间的柔性连接（参见申请EP09178168.2）。这些不同的元件通常是粘在一起的。在泵的正常使用过程中，这些胶受到高的应力，可能导致机械循环以及泵本身发生故障。典型的故障是压电致动器（6）分层。这种分层是逐渐的，并且在完全失效前常常很难观察到：压电致动器（6）的过驱动至少在致动器（6）的分层初期进行补偿。对于便携式药物输注系统，期望的是能够有助于辨别故障开始的方法。

在下面的描述的一个实施例中，学习阶段包括首先记录在最大电压下压力传感器的标称值。然后减小电压，在检测器信号中监控显著变化的信号，这表示没有到达机械止动件（2）。

首先我们假定机械循环在泵的首次启动前是可使用的。在泵的启动期间能够实现学习阶段。重要的是注意可以使用设置在室出口后的第二压力传感器作为流量计，因为在给定温度下其信号的积分与流量成比例。因此我们假定在最大电压V_max下第二检测器的标称信号表示泵的标称冲程容积，即在致动期间利用泵送膜到达两个机械止动件时的容积。

通过逐步地减小致动电压和监控压力传感器（104）的信号，能够检测到达标称冲程容积所需的最小（由此最佳）电压V_ActOptimal。

显然该V_ActOptimal取决于机械循环的可靠性，任何分层将增大V_ActOptimal的值。该方法是非常灵敏可靠的，因为压电致动器（6）的过驱动被旁通，以及因为我们直接接入冲程容积，其是与安全可靠性更相关的值。

实际上，功能可靠性实验包括使用比V_ActOptimal略大的致动电压检测压力信号幅度。

设置在泵送室（4、111）内的第一压力传感器（104）也应该用于此过程。

还重要的是注意膜的静止位置（在压电致动器电极上没有电压）可以处于上机械止动件和下机械止动件之间的任何位置。在最普遍的情况下，从静止位置到机械止动件的冲程的幅度不是对称的。这种不对称性是由于设计本身、加工和装配公差以及失调。如果不对称的冲程在设计上是不期望的，相关的是估计在两个方向到达机械止动件（2）需要的最小电压，以便减小功耗。有利地，致动器（6）由双晶或多晶压电致动器组成，其可允许大的双向偏斜和大的力。在这种结构中，典型地通过对机械循环使用胶水，组件可能导致不对称性。因此确定膜（1）在静止位置时的位置的偏差从而最优化致动器的功耗是有用的。两个冲程的最大电压V_Actmax(up)和V_Actmax(down)在绝对值上等于开始时V_Actmax。实际上，实验包括按下述方法检查压力信号幅度，即通过首先仅减小V_Act(up)来确定V_{ActOptimal(up)}，然后再次在V_Actmax设定V_Act(up)，此时改变V_Act(down)以确定V_{ActOptimal(down)}。

重要的是注意膜（1）的空转位置和到达机械止动件（2）需要的最小力不仅取决于机械装配或加工公差，而且取决于环境条件。通常由于这些影响过驱动泵送致动器可防止欠输注，但是这在能耗方面并不有效。压力变化的典型范围取决于预计的应用。对于医疗应用，例如考虑具输液线的输液泵，输液线中液体的头高度对泵送室出口的压力有很大的影响。泵送机构应该克服这个附加的压力，以确保正确的输液容积。在这种具有长输液线的设备中，过驱动电压可以高至在正常状态下到达机械止动件（2）需要的最小电压的两倍。

使用本方法的优选实施例（在泵送室（111）中室入口（102）和室出口（105）之间设置集成的硅传感器（104），优选地是两个阀门，更加具体地是如图1b所示的两个止回阀）对限制致动器（6）的功耗非常有效，因为能够在泵送循环之前或期间或之后利用压力测量结果本身来预期头高度的效果或任何外部压力变化。为此也可以使用设置在室出口（105）下游的附加压力传感器。

为了不连续地监控整个冲程完成，对于最佳电压应实现安全裕度，以便防止由于未通过专用的传感器如温度计或压力传感器被监控的环境条件变化导致的输注错误。

最后，本发明可以通过获知压电致动器（6）的特征和到达一个或几个机械止动件（2）需要的电压来计算泵送膜偏差。用硅微型泵中集成的压力传感器（104）的膜（103）偏差的亚微米确定是其他测量装置如光学传感器接近传感器的智能、精确、有效、紧凑且低成本的替代方案。

确定V_ActOptimal的方法

在进一步的描述中，将说明单个机械止动件（2）的原理。然而，相同的原理可以扩展至具有两个机械止动件（参见图4）或多个机械止动件的系统。对于每个机械止动件i，能够使用相同的方法确定最佳电压V_{Act Optimali}。能够在制造过程测量最佳电压值并在存储设备如EEPROM或其他如图2描述的等同设备中将其存储。

为了确定系统的最佳致动电压，下面作为示例提出几种不同的方法。

方法1：多冲程自上而下学习法

第一种方法以如下方式实现（参见图5和6）：

1.对于新的泵的第一冲程，向压电致动器（6）施加最大致动电压V_{Act Max}，这在设计上（扩大（overdimensioning））确保泵送膜（1）到达机械止动件（2），这样泵送过程关于精度是最佳的。

2.与泵送过程同时或不同时地，启用检测设备（如104），随着时间记录一个或多个数据点，例如对应于液体的压力或容积。这些数据形成对应于标称冲程的标称图案。

3.对于之后的冲程，以预定的步长ΔV逐渐地减小致动电压V_Act。每一次将测量的图案与标称图案进行比较，从而检测膜是否到达机械止动件（2）。

4.当测量图案和标称图案之间的差高于预定阈值时，显然可以确定膜没有到达机械止动件（2）位置。这样，最终电压值是得到正确精确的泵冲程的最低电压，并将其存储为V_actOptimal<V_actMax。

5.对于所有之后的冲程，使用（如上确定的）V_actOptimal电压，由此确保最小化功耗和最佳的泵送。

1-4点形成了用于精确确定需要的最佳能量（即致动电压）的学习阶段。该学习阶段能够在泵的启动期间执行。此外，当其周期性地重复时可以考虑系统的物理变化（疲劳、机械变形、环境条件的改变…）或者甚至采用变化的环境。

方法2：单冲程自下而上学习法

该自下而上的方法以如下方式实现（参见图7和8）：

1.对于新的泵的第一冲程，向压电致动器（6）施加最小致动电压V_{Act Min}，确保膜（1）没有到达机械止动件（2）。

2.在确保系统机械稳定的一段时间Δt后，施加电压增量ΔV。

3.与电压增大的同时或不同时，启用感应设备随着时间记录一个或多个数据点。

4.然后处理这些数据点以确定电压增大是否导致压电致动器（6）位移。如果是，这表示还没有到达机械止动件（2），因为致动器（6）已经在两次连续的电压增大后移动且处理从第2点重新开始。

5.如果没有感应到位移，则确定压电致动器（6）已经到达机械止动件（2）使得电压增大没有作用。因此最后的电压增大是无用的，之前的电压值被作为V_ActOptimal。

6.对于所有之后的冲程，使用V_ActOptimal电压（如上面所确定的），由此确保最小化功耗和最佳的泵送。

方法3：单冲程自上而下学习法

图9示出的该方法与前面的方法相同，除了第一斜升（ramp）达到在任何情况下都高于最佳电压的电压。在若干个步骤中减小该电压，同时监控传感器信号如压力。只要膜（1）保持与机械止动件（2）接触，则不会监控到显著的传感器信号。一旦监控到高于某一阈值的传感器信号，就认为膜（1）不再与机械止动件（2）接触，之前的电压值被认为是V_ActOptimai。

其他收敛方法

上面提出的三种方法是使用传感器数据最优化电压值然后收敛到V_{Act Optimal}的收敛方法。但是，收敛到V_ActOptimal的方法有很多，不限于这三种。此外，可以使用算法在最短的时间内发现最佳电压，通过使用从最大值开始然后逐渐减小的电压步长ΔV，例如按照几何级数（1/2、1/4、1/8、1/16…）。

方法4：调制学习法

图11示出的调制方法包括使用调制或叠加在标准致动斜线上的快速交流电压的步骤。然后监控传感器信号，评估其对快速交流电压信号的灵敏度。如果膜（1）还没有到达机械止动件（2）则灵敏度为高，如果泵送膜（1）已经到达机械止动件（2）则灵敏度为低。因此，能够定义被认为已经到达机械止动件（2）的阈值。此时使用基础斜线的电压作为V_ActOptimal。本方法的一个明显优点是对滞后作用的鲁棒性，与基础致动信号的电压变化方向无关。

交流电压信号的定义不限于图11示出的方波信号，其可以是不同的形式（三角波、正弦波…），并具有不同的振幅、负载循环以及频率。传感器信号的解调通常用带通滤波器实现。

当使用双晶或多晶压电弯曲机时，还能够不向被致动的电极施加交流电压信号，而是向其他电极施加，如图12所示。压电弯曲机的极化通常垂直于电极表面定向，以便平行于或逆平行于施加的电场。对于负电荷常数d₃₁的压电双晶弯曲机，极化通常平行于高场应用（fieldapplication）的电场。然后在垂直于电场的XY平面中使后面的激活层收缩。由于其它层通常未被通电，因此在弯曲机的另一端被任何部件夹紧、胶粘或连接时会升高弯曲机前端。可以向其他层施加小的逆平行电场，以加强弯曲机前端的位移和增大阻滞力。因此可以使用交流电压信号调制作用于其他激活层上的电场，从而执行在第一层上最佳电压的搜索：使用处于和其极化（致动电压）平行的大电场下的第一压电层获得主位移，同时使用作用于其他压电层上的交流信号（调制电压）获得泵送膜位置的小调制。这里的优点是显著地减小了功耗，并完全地将电子设备分离成致动部分和脉冲或调制部分。这种方法能够外推至任何其他极化定向、压电材料（PZT…）、类型（弯曲机…）和形状（圆形、矩形…）到任意电极结构以及多晶压电致动器。

本发明不限于上述实施例，上述实施例作为不应该以限制的方式解释的示例给出的。在等同部件的条件下以及本发明的范围内各种变化是可能的。例如，本发明的方法和装置可以和与上述压电致动器不同的其他致动器一起使用。

Claims (19)

1.一种用于以最佳驱动电压致动泵送装置的方法，其中泵送装置至少包括：

具有泵送膜(1)、入口室(3)和出口室(5)的泵送室(4)，

连接到所述泵送膜(1)的压控致动器(6)，在泵送冲程中所述泵送膜到达由机械止动件(2)限定的至少一个停止位置，

用于确定泵送膜是否到达所述至少一个机械止动件(2)的至少一个传感器；

其特征在于，所述方法包括学习阶段和工作阶段，其中学习阶段包括至少以下步骤：

-)通过向致动器(6)施加预定的致动电压V_act来致动泵送膜(1)，所述预定的致动电压V_act足够高以使所述泵送膜(1)在过致动步骤到达所述位置，或者足够低以使所述泵送膜(1)在欠致动步骤不能到达所述机械止动件(2)的位置；

-)在过致动步骤后，减小施加的致动电压直到确定泵送膜(1)已经离开所述机械止动件(2)的位置，并把泵送膜(1)已经离开所述机械止动件(2)的位置之前的最低施加电压值作为最佳电压V_actoptimal存储，或者

-)在欠致动步骤中，增大施加的电压直到确定泵送膜(1)已经到达所述机械止动件(2)的位置，并把泵送膜(1)已经到达所述机械止动件(2)的位置时的最低施加电压值作为最佳电压V_actoptimal存储；

-)在工作阶段以确定的最佳电压值V_actoptimal致动泵送装置。

2.如权利要求1所述的方法，其中泵送装置的入口室(3)和出口室(5)包括被动阀门。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中在过致动步骤之后，

-)与泵送过程同时或不同时地启用传感器(104)，以随着时间记录一个或多个数据点，形成对应于标称冲程的标称图案；

-)对于随后的冲程，按照预定的步长ΔV逐渐减小致动电压V_act，

-)对于每个致动电压的减小，将测量图案与标称图案比较，从而检测泵送膜(1)是否到达至少一个机械止动件(2)；

-)当测量图案和标称图案之间的差高于预定阈值，确定泵送膜(1)不再到达机械止动件(2)位置，

-)最终电压值是得到正确精确的泵冲程的最低电压，并将其存储为V_actOptimal<V_actMax；

-)对于所有之后的冲程，使用V_actOptimal电压，由此确保最小化功耗和最佳的泵送效果。

4.如权利要求1或2所述的方法，其中在欠致动步骤之后，

-)在确保系统机械稳定的一段时间Δt之后，施加电压增量ΔV，

-)与电压增大的同时或不同时，启用传感器(104)以随着时间记录一个或多个数据点；

-)然后处理这些数据点以确定电压增大是否导致致动器(6)位移；

-)如果感测到位移，这表示还没有到达机械止动件(2)，因为致动器(6)已经在两次连续的电压增大后移动，且处理以电压的增大重新开始；

-)如果没有感测到位移，则确定致动器(6)已经到达机械止动件(2)使得电压增大没有作用，最终电压增大是无用的，先前的电压值被作为V_{act Optimal}；

-)对于所有之后的冲程，使用所述确定的最佳电压值V_actOptimal，由此确保最小化功耗和最佳的泵送效果。

5.如权利要求3所述的方法，其中传感器(104)记录对应于流路中的流量或压力、或对应于泵送膜(1)的位置、或对应于机械止动件(2)、泵送膜(1)或致动器(6)上的张力的数据。

6.如权利要求4所述的方法，其中传感器(104)记录对应于流路中的流量或压力、或对应于泵送膜(1)的位置、或对应于机械止动件(2)、泵送膜(1)或致动器(6)上的张力的数据。

7.如权利要求1或2所述的方法，其中电压减小或增大的步长逐渐变化。

8.如权利要求7所述的方法，其中与后续步长相比，初始步长较大。

9.如权利要求1或2所述的方法，其中调制电压叠加在施加的致动电压上，所述调制电压的幅度比致动电压小至少两倍，其频率比致动电压高至少两倍，以及其中传感器(104)的数据被监控以评估其对调制电压信号的灵敏度，使得如果泵送膜(1)还没有到达机械止动件(2)则灵敏度为高，如果泵送膜(1)已经到达机械止动件(2)则灵敏度为低。

10.如权利要求1或2所述的方法，其中致动器(6)是压电致动器。

11.如权利要求10所述的方法，其中压电致动器(6)包括至少两个激活层，其中致动电压被施加到第一激活层的电极上，其中调制电压被施加在第二激活层的电极上，其中所述调制电压的幅度比致动电压幅度小至少两倍，其频率比致动电压频率高至少两倍，以及其中传感器(104)的数据被监控以评估其对调制电压信号的灵敏度，使得如果泵送膜(1)还没有到达机械止动件(2)则灵敏度为高，如果泵送膜(1)已经到达机械止动件(2)则灵敏度为低。

12.如权利要求1或2所述的方法，其中在泵启动过程中执行该方法或者考虑系统中的变化反复地执行该方法。

13.一种用于执行如前述权利要求中任何一项限定的方法的具有最佳驱动电压的泵送装置，其中泵送装置至少包括：

具有泵送膜(1)、入口室(3)和出口室(5)的泵送室(4)，

连接到泵送膜(1)的致动器(6)，所述泵送膜(1)在泵送冲程中到达由止动件限定的至少一个机械止动件(2)的位置，

其特征在于所述泵送装置还包括：

用于确定膜是否已经到达所述至少一个机械止动件(2)的传感器(104)，

存储和处理数据的处理部件。

14.如权利要求13所述的泵送装置，其中压控致动器(6)是压电致动器。

15.如权利要求13或14所述的泵送装置，其中入口室(3)和/或出口室(5)是阀门。

16.如权利要求15所述的泵送装置，其中阀门是被动式止回阀。

17.如权利要求13或14所述的泵送装置，其中泵送室(4)具有两个机械止动件(2)。

18.如权利要求13或14所述的泵送装置，其中传感器(104)是压力传感器。

19.如权利要求18所述的泵送装置，其中传感器(104)是设置在泵送室(4)内的压力传感器。